本文主要由五个部分内容组成：第一部分简单介绍ZnO压电薄膜、多层材料中的声传播、光声光热技术、及有限元方法的研究及发展概况。第二部分从研究了氧化锌薄膜的制备以及氧化锌薄膜/硅基片(ZnO/Si)结构中叉指换能器激发声学特性；第三部分为Ab-initio模型结合光热反射率法研究ZnO薄膜热导率；第四部分为有限元法分析透明薄膜/不透明基片结构的热学性质；第五部分为对本论文的简单总结和展望。主要研究内容包括：　　 ⑴ZnO薄膜制备及ZnO/Si结构中声传播特性研究。通过磁控溅射在硅基片(100)切割表面沉积ZnO多晶薄膜，根据X衍射分析、扫描电镜、原子力显微镜的测量和比较，分析了溅射过程中温度、气压、氧气含量等因素对ZnO薄膜质量的影响。获得了利用ZnO粉靶溅射生长高度C轴取向ZnO多晶薄膜的最佳条件。基于压电材料中的声传播理论，计算多层材料中的声传播特性。对于硅片厚度为100微米，氧化锌薄膜厚度为10微米的情况，通过理论计算我们获得了氧化锌/硅两层结构中的声传播特性，如色散关系，机电耦合系数等。并且对该系统中利用叉指换能器激发平面剪切声板波(SH-APM)和法平面声板波(SP-APM)的可行性进行了分析。根据计算获得的上述声传播特性，给出了各个模式的分析结论。这些结果在薄膜的制备分析和声波器件的功能和特性之间建立了一座桥梁，对器件的优化设计具有一定的指导意义。在实验中，在(100)硅片衬底上生长一层c轴取向的氧化锌薄膜，并成功的制作了ZnO/Si器件。利用网络分析仪分析器件的多种模式声波的频率特性，获得了和理论分析一致的实验结果。　　 ⑵ZnO薄膜热导率研究。作为一种在可见光范围内透明的n型宽带隙压电半导体，ZnO薄膜被广泛应用于电子与光电设备，例如：透明电极、太阳能电池、气体传感器以及其它声表面波器件。对这些器件的传热特性进行研究需要准确地测定ZnO薄膜的热导率。首先，根据模型计算ZnO薄膜热导率热导率与声子群速度密切相关，由求解声子群速度随频率变化关系，然后根据马希森定则计算薄膜中的声子弛豫时间，结合波尔兹曼方程求解ZnO薄膜热导率。在计算中，不仅考虑薄膜中声子色散对群速度的影响，还引入晶格散射、电子散射、晶格缺陷以及薄膜表面粗糙程度等因素。其次，利用强度调制的激光束聚焦于氧化锌薄膜和硅基片的界面，引起层状样品温度周期性升高及法向热弹位移，导致样品反射率改变。由光热实验测得的反射率变化，根据层状媒质中光反射率变化以及温度场分布理论模型进行数值拟合，可得到膜厚为5.9μ m、5.4μ m、5.1μm的氧化锌薄膜的热导率。根据Ab-initio模型数值计算得到ZnO薄膜热导率，并与光反射率实验测量结果根据一维热弹模型拟合的结果相比较，两者基本符合，但一维热弹模型拟合的结果略小。　　 ⑶有限元法分析透明薄膜，不透明基片结构热学特性。本文基于三维热扩散方程和热弹动力学方程及聚焦调制激光作用下的透明薄膜/不透明基片结构的热源模型，采用有限元数值方法对调制激光作用下的氧化锌薄膜/硅基片及金刚石薄膜/硅基片结构进行了热弹分析，并进一步研究了这两种结构的光反射率变化。最后，根据实验结果反演获得氧化锌薄膜与金刚石薄膜样品的热导率。厚为5.9μm、5.4μm、5.1μ m的氧化锌薄膜的热导率分别为46.1 Wm-1K-1，46.5Wm-1K-1，48.5 Wm-1K-1，与Ab-initio模型的计算结果符合得很好，证明采用三维热弹模型结合光反射率变化公式与一维模型相比能够更准确地反映调制激光作用下多层材料光反射率变化情况。并说明光热反射率法具有非接触和较高灵敏度等优点，是一种定征薄膜物理参量的有效手段。